WO2011073595A1 - Appareil nettoyeur de surface immergée à cabrage hydraulique - Google Patents

Appareil nettoyeur de surface immergée à cabrage hydraulique Download PDF

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WO2011073595A1
WO2011073595A1 PCT/FR2010/052795 FR2010052795W WO2011073595A1 WO 2011073595 A1 WO2011073595 A1 WO 2011073595A1 FR 2010052795 W FR2010052795 W FR 2010052795W WO 2011073595 A1 WO2011073595 A1 WO 2011073595A1
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WO
WIPO (PCT)
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liquid
motor
axle
movement
hollow body
Prior art date
Application number
PCT/FR2010/052795
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English (en)
Inventor
Emmanuel Mastio
Philippe Blanc-Tailleur
Philippe Pichon
Original Assignee
Zodiac Pool Care Europe
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E04—BUILDING
    • E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H4/00—Swimming or splash baths or pools
    • E04H4/14—Parts, details or accessories not otherwise provided for
    • E04H4/16—Parts, details or accessories not otherwise provided for specially adapted for cleaning
    • E04H4/1654—Self-propelled cleaners

Definitions

  • the invention relates to a device for cleaning a surface immersed in a liquid, such as that formed by the walls of a swimming pool, in particular of the self-propelled type with electric motor (s).
  • Devices of this type very numerous and known for a long time (typically FR 2 567 552, FR 2 584 442 ...), generally comprise a hollow body; one (or more) electric drive motor (s) coupled to one or more motor guiding and driving member (s) of said body on the immersed surface; and an electric pump motor driving a pumping member such as a propeller generating a flow of liquid between at least one liquid inlet and at least one liquid outlet and through a filtration chamber.
  • a pumping member such as a propeller generating a flow of liquid between at least one liquid inlet and at least one liquid outlet and through a filtration chamber.
  • the pumping is provided by an onboard electric motor, and the drive is also provided by at least one onboard electric motor
  • the apparatus if the apparatus must be bidirectional, that is to say be able to perform trajectories forwards and backwards, it is generally excluded to use the electric pumping motor to drive the apparatus in motion, except to provide a pumping member such as a "vortex” or centrifugal pump (cf. for example US Pat. No. 5,245,723), or articulated pallets (see, for example, EP 1 070 850), capable of providing a flow of liquid in the same direction whatever its direction of rotation, but whose pumping performance is poor.
  • a pumping member such as a "vortex" or centrifugal pump (cf. for example US Pat. No. 5,245,723), or articulated pallets (see, for example, EP 1 070 850), capable of providing a flow of liquid in the same direction whatever its direction of rotation, but whose pumping performance is poor.
  • the trajectories of the apparatus are limited to two predetermined trajectories, one forwards, the other for the rear, that is to say in practice for straight trajectories or trajectories. gyration on one side only. This results in poor sweeping coverage of the immersed surface which is either not completely cleaned or is completely cleaned after a too long period of time.
  • EP 1 022 411 discloses an apparatus capable of being partially driven by the hydraulic flow created, and has two nozzle outlets of opposite directions fed alternately by a valve operated when the pump is stopped. With self-rotating wheels or pivoting axles, the forward and backward paths are different. Devices of this type are, however, relatively complex, expensive, and unreliable, particularly with regard to the control valve tilting (or more generally for the change of direction of the hydraulic flow) which requires a logic of operation and at least one embedded actuator and / or a specific mechanism likely to lock up. In addition, again, only two different predetermined paths are possible.
  • US 2008/0236628 also describes a submerged surface cleaner device to prevent blocking the device on obstacles on the surface and optimize cleaning.
  • This unit generates cleaning jets under the base of the machine body to agitate and lift dirt and debris.
  • a pair of nozzles delivering jets of cleaning water are thus provided at the front and rear ends of the body.
  • the jet of pressurized water delivered from the front nozzle can be used to help lift the front end of the apparatus to allow it to pass from the wall foot to a vertical surface.
  • This water jet at the front end of the device is not likely to cause a single rotation of the device.
  • this front water jet does not allow the unit to escape obstacles from the surface immersed or evolve according to different trajectories on the horizontal or vertical walls.
  • FR 2925558 discloses an apparatus in which the longitudinal component of the normal hydraulic reaction force is used for the passage at the foot of the wall; FR 2925552 also describes an apparatus in which this same longitudinal component is used for the crossing of steps.
  • the object of the invention is therefore generally to propose a cleaning device - in particular of the type with onboard electric motor (s) - which, simultaneously, is more economical in terms of manufacture and use, and presents high performance, comparable to that of known devices, in terms of quality and cleaning, and more particularly providing a complete and rapid scanning of the immersed surface, and good suction quality for the collection of waste with satisfactory energy efficiency.
  • the invention thus aims to provide such a device that is particularly simple, reliable, compact and lightweight, but endowed with significant evolution capabilities.
  • the invention aims, in a particular embodiment, to provide such an apparatus which comprises a single onboard electric motor, and can be driven according to several - in particular at least three - different predetermined trajectories, in particular in a straight line, in a bend. one side and corner on the other side.
  • the invention also aims at providing such a device whose electrical control unit is particularly simple and economical and can be entirely located outside the liquid.
  • the invention thus relates to a surface cleaner apparatus immersed in a liquid comprising:
  • a filtration chamber formed in said hollow body and having: at least one liquid inlet in the hollow body,
  • a pumping device creating a liquid flow in the normal cleaning direction, between at least one liquid inlet at the base of the hollow body and at least one liquid outlet, called the main outlet, through a filtering device,
  • the pumping device being arranged to be able to produce a flow of liquid escaping through at least one liquid outlet, called the secondary outlet, adapted to guide a stream of liquid that escapes through this secondary outlet by creating, by reaction, forces generating a pivoting torque of the hollow body around the axle,
  • the pumping device is arranged to be able to produce a liquid flow rate, said pitching flow, flowing in retrograde direction from each main outlet and escaping by at least one secondary outlet adapted to direct the current liquid, said updraft current, which escapes through this secondary outlet so that the current rotation caused by reaction, efforts whose resultant, called secondary force of hydraulic reaction, generates a pair of pitching and causes a pitching of the apparatus by pivoting the hollow body around the axle.
  • the pitching flow is obtained by a flow that flows in a retrograde direction relative to the normal direction of cleaning the liquid flow. To obtain this pitching rate, it is sufficient to reverse the direction of operation of the pumping device.
  • the pumping device and each secondary output are adapted so that the pitching current thus formed creates a secondary hydraulic reaction force that can cause, on its own, a pitching of the device while it is moving freely on a horizontal or inclined wall of the submerged surface (without in particular coming into contact with a vertical wall or step).
  • An apparatus according to the invention can thus present different plates of displacement on the immersed surface (inclination in a plane containing the direction of displacement and orthogonal to the immersed surface), including at least one attitude pitched by pivoting about the axle under the effect of the secondary force of hydraulic reaction.
  • attitude by hydraulic reaction can be exploited in a large number of different situations: for example to overcome an obstacle encountered at the bottom of the basin, to modify the distribution of the debris contained in the filtering device (of a zone of initial reception to a storage area), to generate different displacement trajectories, with a gyration effect specific to each direction and each attitude of displacement ...
  • an apparatus according to the invention is more particularly characterized in that the pumping device comprises:
  • At least one axial unidirectional pumping propeller creating a flow of liquid oriented generally along its axis of rotation, and inserted into said hydraulic circuit
  • At least one reversible electric pump motor carried by said hollow body and comprising a motor shaft mechanically connected to each pumping propeller to drive it in rotation,
  • At least one pumping propeller is arranged to generate:
  • a flow of liquid in the normal direction of cleaning (that is to say between at least one liquid inlet at the base of the hollow body and at least one main liquid outlet, through the filtering),
  • the apparatus in a second direction of rotation, a flow of liquid and a retrograde direction from each main outlet escaping through at least one secondary outlet so as to create a secondary hydraulic reaction force which generates a twisting torque of the apparatus around it; of the axle.
  • the apparatus is set to a pitch attitude while the pump propeller is driven in the second direction opposite to its first normal cleaning direction of rotation.
  • At least one main outlet is adapted to orient the liquid flow that escapes through this main outlet in said first direction of rotation so that this current creates by reaction, forces whose resultant, said main effort of hydraulic reaction, has a non-zero component of driving the device, said horizontal component in the forward direction, parallel to the rolling plane and oriented in one direction, said forward direction, displacement of the apparatus on the immersed surface in which it carries out the cleaning of the submerged surface.
  • an apparatus according to the invention is driven in the normal forward direction of cleaning at least partially by hydraulic reaction.
  • an apparatus according to the invention is driven in forward motion on the immersed surface only by hydraulic reaction, that is to say by said main hydraulic reaction force.
  • At least one secondary outlet is adapted to orient the flow of liquid that escapes through this secondary outlet in said second direction of rotation so that the secondary hydraulic reaction force also has a driving component of the non-zero device, said horizontal component in the rear direction, parallel to the rolling plane and oriented in one direction, said backward direction, of movement of the apparatus on the immersed surface opposite to a direction, said direction before, moving the device on the immersed surface in which it performs the cleaning of the submerged surface.
  • said secondary hydraulic reaction force causes not only the pitching of the apparatus around the pitching axle, but also the drive of the apparatus moving in the opposite direction to the normal direction of cleaning.
  • an apparatus according to the invention is driven backwards on the immersed surface solely by hydraulic reaction, that is to say by said secondary hydraulic reaction force.
  • an apparatus according to the invention is driven in displacement on the surface immersed only by hydraulic reaction, said axle not being a driving axle.
  • an apparatus comprises an electric control unit adapted to control each motor mainly in the forward direction (in the normal direction of cleaning the liquid flow), and to control each motor from time to time in the rear direction (in retrograde direction of the liquid flow).
  • Such an electrical control unit can be advantageously arranged out of the liquid and connected by a cable to the immersed apparatus. However, there is nothing to prevent such an electrical control unit from being entirely or partially on board the aircraft.
  • said electric control unit is adapted to control each motor at least in one direction of movement of the apparatus on the immersed surface according to a speed chosen from at least two distinct speeds corresponding to two distinct plates. of the apparatus, including a plate pitched by pivoting the hollow body around the axle.
  • the apparatus in this direction of movement, particularly preferably in the rear direction, the apparatus can be driven according to two different speeds for which it has two different plates, at least one of which is a pitched attitude; that is to say, a different attitude from its normal attitude of moving in the normal forward direction of cleaning the immersed surface.
  • An apparatus according to the invention can therefore be controlled according to at least three different trajectories, namely the said first and second predetermined trajectories in one direction of movement of the apparatus, and at least one other trajectory, different from the first and second trajectories, in the other direction of movement of the device.
  • said electrical control unit is adapted to control each motor in a first direction of movement of the apparatus according to a single speed, and in a second direction of movement of the apparatus according to a speed chosen from at least two distinct speeds, including at least a first speed in which the aircraft moves in first displacement attitude and at least a second speed in which the aircraft moves to a second nose up attitude.
  • the hollow body can be stabilized with respect to its angular position around the axle in all appropriate ways, in particular by dynamic equilibration, by at least one stop (coming into contact with the submerged surface) limiting the rotation of pitching ...
  • an apparatus advantageously comprises at least one pad arranged so as to come into contact with the immersed surface in at least one pitched plate of the apparatus so as to cause the apparatus to turn on one side .
  • an apparatus comprises at least one pad offset laterally with respect to the pitching axle and arranged to come into contact with the immersed surface in a pitched attitude so as to cause the apparatus to turn. a side.
  • Such pad is inactive (away from the immersed surface) when the hollow body is in its normal operating position (cleaning the immersed surface) and can be adapted to only locally brake the hollow body by frictional contact with the immersed surface when the latter is in a predetermined pitch attitude, thus causing a gyration on one side.
  • a pad may be adapted to loosen the hollow body locally, and at least one guide member for the pitching axle located near the pad.
  • such a shoe can be arranged offset laterally with respect to the pitching axle (relative to at a median direction of the pitching axle) for causing local braking or detachment of a guide member, and thus a gyration of the apparatus on a predetermined side, or on the contrary being generally centered on a direction median of the pitching axle to cause detachment of each guide member, the apparatus being driven in gyration on one side or the other (defined randomly) due to unavoidable operating imbalances due for example to pulling the power cable.
  • an apparatus advantageously comprises a first pad arranged to come into contact with the immersed surface only in a first pitched attitude, and a second pad arranged to come into contact with the immersed surface only. in a second pitched attitude, and the second runner is offset laterally with respect to the nose-up axle opposite the first runner, so that in said second nose-up attitude, the aircraft is swirled on the opposite side from that to which it is driven in gyration in said first pitched attitude.
  • each pad is arranged to come into contact with the immersed surface at the rear of the pitching axle with respect to the direction of movement of the apparatus.
  • an apparatus according to the invention is further characterized in that:
  • the guide members comprise at least one non-motor member for guiding the hollow body relative to the immersed surface, each non-motor guide member being offset in the direction of movement relative to the lifting axle,
  • the nose-up axle is a front axle, each non-driving guide member being arranged rearwardly with respect to the nose-up axle before,
  • said electrical control unit is adapted to be able to control each motor:
  • each non-driving guide member located in front of the pitching axle relative to the direction of movement of the apparatus is detached from the immersed surface.
  • each non-driving guide member located in front of the pitching axle with respect to said direction of movement of the apparatus is detached from the immersed surface.
  • said electrical control unit is adapted to control each motor in the first direction at a predetermined speed, and in the second direction to a speed chosen from a first slow speed in which the apparatus is in first attitude. displacement and a second fast speed in which the aircraft is in second pitched attitude attitude.
  • said electric control unit is adapted to control each motor in the first direction of rotation corresponding to the normal forward direction of cleaning at a first speed so that it takes a first attitude of displacement. corresponding to a normal attitude of unplugged movement of the apparatus in which each guide member is in contact with the immersed surface.
  • said electric control unit is adapted to control each motor at said first speed so that said first attitude of displacement also corresponds to a pitch attitude in which it is at least partially raised relative to the surface immersed by pivoting about the pitching axle from a pitched attitude (normal attitude of displacement, in particular for which all the guide members are in contact with the immersed surface, the rolling plane defined by these bodies coinciding with the immersed surface), the aircraft being less pitched in said first pitched attitude than in said second nose-up attitude.
  • different trajectories of movement of the apparatus corresponding to the different plates of the apparatus can be obtained in various ways: by different hydraulic resistances from one plate to another, dissymmetrical in at least one plate or in certain plates , to cause a gyration of the device.
  • an apparatus comprises a single reversible electric motor carried by said hollow body (this single electric motor therefore being a pumping motor acting as a hydraulic reaction drive motor).
  • motor comprising a motor shaft mechanically connected to each pumping propeller.
  • the different control times of the apparatus in the different paths may be predetermined or randomly defined, and may be optimized depending for example on the application.
  • said electrical control unit is adapted to control each motor mainly in the forward direction, and to control each motor from time to time in the rear direction according to the first speed and from time to time in the rear direction according to the second speed .
  • said electrical control unit is adapted to control at least a predetermined duration of operation of each drive motor in one direction and at a speed.
  • said electrical control unit is adapted to randomly control at least one operating time of each drive motor in one direction and at a speed.
  • the invention also relates to an apparatus characterized in combination by all or some of the characteristics mentioned above or below.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of an apparatus according to one embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic sectional view along the line II-II of Figure 4, the apparatus being shown in its forward movements in normal cleaning plate,
  • FIG. 3 is a diagrammatic sectional view along the line III-III of FIG. 1, the apparatus being represented during its rearward movements in a pitched attitude;
  • FIG. 4 is a schematic view from below of the apparatus of FIG. 3.
  • the apparatus according to the invention shown in the figures is a self-propelled submerged surface cleaner electrical type, that is to say connected only by an electric cable 3 to a control unit located outside the liquid.
  • a displacement attitude on a submerged surface (inclination in a plane containing the direction of displacement and orthogonal to the immersed surface) assumed to be horizontal. It goes without saying that the apparatus according to the invention can just as easily move on non-horizontal surfaces, in particular inclined or vertical surfaces.
  • This apparatus comprises a hollow body 1 formed of different walls of rigid synthetic material assembled to each other, on the one hand to delimit a filter chamber 2, on the other hand to form receiving frame and carrying guiding members 5, 6 and drive, a single 8 electric motor having a motor shaft 9, a mechanical transmission between the motor shaft 9 of the electric motor 8 and at least one guiding and driving member, said motor member, and an axial pumping propeller 10.
  • the hollow body 1 has a rear lower shell 11 forming a frame, completed by a hood 12 upper front removable from the shell 11.
  • the hood 12 is provided with a front handle 47 for handling and carry the device.
  • the hull 11 carries two large coaxial front side wheels 5 of the same diameter.
  • the wheels 5 have the largest possible diameter that does not increase the vertical size of the device.
  • the diameter of the front wheels corresponds at least to the height (dimension in the normal direction to the rolling plane 22 to the immersed surface) overall of the apparatus according to the invention.
  • the diameter of the front wheels is between 250 mm and 300 mm in particular is of the order of 275 mm.
  • These large wheels 5 prove to provide decisive and unexpected advantages. First, they avoid inadvertent contact with a prominent portion of the hollow body on the immersed surface, and thus allow some protection of this immersed surface during operation of the apparatus. Conversely, they provide a certain protection of the hollow body itself vis-à-vis shocks from external objects that come only in contact with the large wheels 5. They are also particularly advantageous in the context of a device having at least one pitched attitude in at least one direction of driving, to the extent that they facilitate considerably this pitching. They limit the risk of blockage on the irregularities (in particular the hollows and / or the reliefs) of the immersed surface of small dimensions, and have multiple contact zones and various orientations (top, front, bottom) with the submerged surface.
  • the front wheels 5 form a front axle 7.
  • Each front wheel 5 is guided free to rotate on the shell 11 along a same transverse axis 13 of rotation defining the axis of the front axle 7 which, in the preferred embodiment shown , is a non-driving axle.
  • the hull 11 also carries a rear wheel 6 free to rotate (non-driving) along a transverse axis 21 of rotation.
  • This wheel 6 constitutes a guide member which, in the example shown, does not exert a drive function either.
  • the two front wheels 5 and the rear wheel 6 define the same plane, called taxiing plane 22, corresponding to the immersed surface when the device is in normal cleaning movement on the latter, all the wheels 5, 6 being in contact with each other. the immersed surface.
  • the single electric motor 8 serves as a pumping motor driving the propeller 10 in rotation about its axis.
  • the motor shaft 9 of the motor 8 opens axially protruding from the motor body with a rear upper end 23 to which the pumping propeller 10 is directly coupled to rotate.
  • the shell 11 carries the electric motor 8 in an inclined position relative to the rolling plane 22, that is to say with the motor shaft 9 inclined at an angle ⁇ different from 0 ° and 90 ° with respect to the plane of rotation.
  • the drive shaft 9 is not orthogonal to the rolling plane 22.
  • the angle of inclination is between 30 ° and 75 ° for example of the order of 50 °.
  • the angle a is also the angle of inclination of the axis of the propeller 10, and the direction 24 of the hydraulic flow generated by the latter.
  • the angle ⁇ also corresponds to the general direction of the hydraulic reaction generated by the flow of liquid at the outlet 37 in the normal direction of pumping, and towards the filter 33 in the retrograde direction.
  • Such inclination has many advantages, and in particular makes it possible to confer on the apparatus according to the invention a great compactness, and to exploit the hydraulic reaction force resulting from the flow of liquid generated by the propeller 10, in particular its component parallel to the rolling plane 22, for driving the device in the normal forward direction of cleaning.
  • the shell 11 also has a lower opening 25 extending transversely substantially over the entire width and slightly offset forwardly relative to the vertical transverse plane (orthogonal to the rolling plane 22) containing the axis 13 of the axle 7 engine .
  • This opening 25 forms a liquid inlet at the base of the hollow body in normal pumping direction for cleaning the immersed surface.
  • This opening 25 preferably has a flap 26 extending along its rear edge and on the sides to facilitate the suction of debris.
  • the opening 25 also preferably has a rib 29 extending along its downwardly projecting front edge to create a turbulent effect at the rear of this rib 29 tending to loosen debris from the surface. immersed and accelerate the flow of the liquid entering the opening 25.
  • the opening 25 is adapted to receive a lower end 27 of an inlet conduit 28 integral with the cover 12.
  • the assembly constitutes a liquid inlet at the base of the hollow body 1, through which the liquid is sucked by the suction resulting from the pump propeller 10 when the latter is driven in the normal direction of pumping by the motor 8.
  • the duct 28 extends generally over the entire width of the cover 12 and upwards (substantially orthogonally to the rolling plane 22) to an upper opening with a pivoting flap 31 acting as a valve.
  • the flap 31 is articulated about a horizontal transverse axis 32 located at the front of the opening 30.
  • the cover 12 is adapted to be able to receive and carry a filter 33 extending at the rear of the duct 28 so as to receive the flow of liquid (loaded with debris) opening from the upper opening of the inlet conduit 28.
  • This filter 33 is formed of rigid filtering walls, and is in liquid communication at its upper rear portion 34 with an inlet 35 of a duct 36 receiving the axial pumping propeller 10, this duct 36 extending generally along the liquid pumping direction 24, in the upward rearward extension of the driving shaft 9, to an outlet, called the main outlet 37, of the liquid from the hollow body 1 through which the filtered liquid escapes globally in the direction 24 when the propeller 10 is driven by the motor 8 in the normal direction of cleaning the pumping.
  • the liquid path in the normal cleaning direction in the hydraulic liquid circulation circuit thus formed between the liquid inlet 25 and the main liquid outlet 37 through the filter 33 is shown schematically by arrows in FIG.
  • the motor 8 is carried under a lower wall 38 inclined tightly of the shell 11 which defines the filter chamber 2 receiving the filter 33.
  • the upper end 23 of the drive shaft 9 passes through the sealed wall 38 in a portion 39 of the it forms the lower part of the duct 36, and this passage is itself sealed, that is to say is carried out by a device 40 with seal (s) sealing (for example of the stuffing box) ensuring the sealing between the rotating motor shaft 9 and the wall 38.
  • the main outlet 37 of the liquid from the hollow body 1 is provided with a protective grid 41 guiding the flow generated in the normal direction of pumping and preventing the passage of debris in the direction of the discharge towards the interior of the hollow body 1 when the propeller 10 is driven in retrograde direction contrary to the normal direction of cleaning.
  • the control unit is preferably located out of the liquid and adapted to supply, by the cable 3, a supply voltage to the motor 8.
  • This supply voltage allows, according to its polarity, to control the motor 8 in a direction or in the other and at different speeds of rotation.
  • Such a control unit may be formed of a power supply connected to the mains and comprising a pulse width modulation control logic driving a circuit forming a voltage source (based on at least one switching transistor) whose output is chopped at high frequency with a variable pulse width according to the signal delivered by the control logic.
  • the control unit comprises an inverting circuit for delivering a supply voltage to the motor 8 whose polarity can be changed (positive polarity for forward drive, negative polarity for backward drive), and whose average value can be changed by the pulse width modulation logic so as to take one of several distinct values respectively corresponding to several drive speeds of the motor 8, and therefore to several speeds of movement of the device.
  • the sign + designates a displacement in the forward direction; the sign - designates a displacement in the backward direction.
  • the logic The control unit can be programmed so that the control unit delivers a voltage whose average value can take, in absolute value, a value chosen from three predetermined values corresponding to these three speeds.
  • the control unit can advantageously incorporate a timing logic for controlling the different driving directions and the different speeds in predetermined, fixed and stored durations and / or randomly determined from for example a pseudo-random variable generator.
  • a control unit is particularly simple in its design and manufacture.
  • the apparatus In a first direction of rotation of the motor 8 and its shaft 9, the apparatus is driven in forward direction of movement, the wheel 6 being at the rear of the drive axle in contact with the immersed surface.
  • the axial pumping propeller 10 In this first direction of rotation, the axial pumping propeller 10 is driven in the normal direction of cleaning the liquid from the opening 25 at the base of the hollow body 1 to the main outlet 37 through which the liquid escapes.
  • the flap 31 is open and the debris sucked by the opening 25 with the liquid is retained in the filter 33.
  • the motor 8 is controlled at a predetermined speed so that the apparatus is driven, by the horizontal component of the hydraulic reaction, moving in the forward direction at a speed predetermined + V, so-called normal speed, as fast as possible to optimize pumping and cleaning.
  • the normal speed + V corresponds to the maximum speed of rotation of the motor 8.
  • the apparatus In the other direction of rotation of the motor 8, the apparatus is driven in the rear direction of displacement by the horizontal component of a hydraulic reaction force as described below, the wheel 6 then being in front of the axle 7 relative to to this sense of displacement.
  • the axial pumping propeller 10 In this second direction of rotation, the axial pumping propeller 10 is driven in the opposite direction to its normal pumping direction and generates a non-zero flow of liquid in the retrograde direction, said pitching flow, from the main outlet 37 to the inside the hollow body 1, this rotation rate being evacuated out of the hollow body via at least one secondary outlet 50 opening to the front of the hull, and oriented towards the front so that the liquid flow, called the current of pitching , which escapes through this secondary outlet 50 generates a hydraulic reaction having a component of lifting of the hollow body 1 about the axis 13 of the axle 7.
  • two secondary outlets 50 are provided, oriented globally to the front and orthogonal to the axis 13 of the axle 7, symmetrical to each other with respect to a median direction of the axle
  • the propeller 10 is an axial pumping propeller with unidirectional and preferably fixed pitch (having blades fixed rigidly on a rotor, extending radially relative to the latter by having a pitch in one direction) generating a flow of liquid oriented generally along its axis of rotation (the helix 10 is not centrifugal type) in one direction or the other in the direction of rotation of the helix about its axis.
  • the propeller 10 is optimized to generate an optimal flow when it is rotated about its axis in the normal direction of pumping. But when it is rotated about its axis in direction contrary to this normal direction of pumping, the propeller 10 generates a non-zero flow of liquid in the retrograde direction.
  • the pumping propeller 10 is a directly coupled unidirectional pitch propeller rotatably connected to the upper rear end 23 of the drive shaft 9.
  • An unidirectional pitch axial pumping propeller comprises blades extending generally radially and having a pitch which is preferably fixed, which could however be variable, but which, in any event, does not change direction, that is to say is always oriented in a single direction direction, so that the direction of the liquid flow generated by the rotation of the helix depends on the direction of rotation of the latter.
  • the axial pumping propeller 10 driven in the retrograde direction generates a flow of liquid that can escape from the hollow body 1 by each secondary outlet 50.
  • two secondary outlets 50 of liquid are provided, one on each side vertical longitudinal plane of the device.
  • Each secondary outlet 50 is provided with a flap 51 mounted freely pivoting about a transverse axis 52 and biased in the closed position, when the motor 8 is driven in the normal direction of rotation, by the effect of gravity and / or by the suction generated by the flow of liquid leaving the main outlet 37.
  • the flow of liquid escaping through at least one such secondary outlet 50 is oriented such that this current creates, by reaction, forces whose resultant, called secondary hydraulic reaction force, generates a pitching torque and causes a pitching of the apparatus by pivoting the hollow body around the axle 7.
  • This pitching torque around the axis 13 of the axle 7 engine makes it possible to pitch up the apparatus, that is to say to lift the wheel 6 while the device is in displacement on the same wall of the immersed surface.
  • a secondary hydraulic reaction force exerts a pivoting torque of the apparatus around the axis 13 of the motor axle 7 in the direction of increasing the pitching device.
  • the direction of the flow of liquid generated in the retrograde direction and outgoing by such a secondary outlet 50 is not secant with the axis 13 of the axle 7 engine, and is oriented in the right meaning.
  • a hydraulic reaction that can cause, at least from a certain speed of rotation, a pitching of the apparatus causing changes in the trajectory of the device during its movements in the direction back, turning on one side or the other,
  • the flap 31 in the upper part of the inlet duct 28 is automatically in the closed position (due to gravity and / or under the effect of the flow in retrograde direction), preventing any backflow debris in the conduit 28, so that the debris remains confined within the filter 33.
  • the flow in the retrograde direction is discharged by the secondary outlets 50 whose valves 51 are open by pivoting about their axes 52 under the effect of hydraulic fluid pressure in retrograde direction.
  • the flow of liquid escaping from the secondary outlets 50 in the retrograde direction and in the pitched attitude of the apparatus generates a secondary hydraulic reaction force also having at least one component parallel to the rolling plane. capable of causing the movement of the apparatus in the rearward direction of movement.
  • the changes in the trajectory of the aircraft during its movements in the backward direction can be obtained in any appropriate way, in particular from the modification of pitched attitude of the hollow body 1 relative to the axle 7 about the axis 13 (in a plane orthogonal to the immersed surface and containing the direction of displacement) from a certain speed of rotation of the engine 8 in retrograde sense.
  • the apparatus is designed so that it can be swirled on one side (for example to the left with respect to its direction of movement) for a first speed of the motor 8 corresponding to a first speed -VI displacement of the apparatus in the rearward direction and at a first attitude, for example not pitched, of the apparatus, and in gyration on the other side (for example towards the right with respect to its direction of movement) for a second speed of the motor 8 corresponding to a second speed -V2 movement of the device in the rear direction and a second attitude, pitched, of the device.
  • first speed of the motor 8 corresponding to a first speed -VI displacement of the apparatus in the rearward direction and at a first attitude, for example not pitched, of the apparatus
  • gyration on the other side for example towards the right with respect to its direction of movement
  • a second speed of the motor 8 corresponding to a second speed -V2 movement of the device in the rear direction and a second attitude, pitched, of the device.
  • the general balancing of the device can be adapted to obtain each pitched or not up attitude desired, according to the different speeds corresponding. Changes of trajectory can be obtained according to the attitude of the aircraft, more or less upset or not, that is to say according to the inclination of the hollow body 1 about the axis 13 of the 7 axle motor relative to the immersed surface, for example (variant not shown) because the horizontal component (parallel to the immersed surface) of the forward hydraulic resistance is unbalanced and causes a gyration of a side of the device.
  • the shell 11 may have flaps or ribs whose hydraulic effect is dependent on the tilting inclination of the device.
  • these path changes can be obtained by a lateral shift of a guide member and / or brushing, or according to a spontaneous pivoting of a wheel following the change of direction of movement.
  • changes of trajectory can be obtained by a given lateral inclination at each secondary outlet 50 with respect to the longitudinal direction orthogonal to the axle 7 and / or by different configurations of the members 5, 6. guide in contact with the immersed surface and / or by laterally offset braking members whether or not in contact with the immersed surface, according to the pitched attitude of the apparatus.
  • the shell 11 has a portion 42 of wall extending forwardly from the opening 25, over its entire width, substantially marrying the contour of the front wheels 5.
  • This portion 42 wall is provided with a pad 43 arranged so as to come into contact with the immersed surface to locally brake and / or take off the hollow body 1 if the apparatus takes a predetermined pitch attitude, the wheel 6 being peeled from said immersed surface.
  • This pad 43 fixed, is arranged on one side, for example on the right as shown, secured to the portion 42 before the shell 11 and extends projecting radially outwardly from this portion 42 so as to come into contact with the immersed surface when the apparatus is in a pitched attitude, for a speed -V2 of displacement in the rear direction corresponding to the second speed, fast, rotation of the 8.
  • the apparatus is swirled on one side (to the left relative to the direction of movement in the example shown) in the rear direction because of the friction of the pad 43 on the immersed surface and / or detachment of the wheel 5 front right.
  • the shoe 43 is arranged in front of the axle 7, and comes, in the pitched attitude, in contact with the immersed surface at the rear of the drive axle relative to the direction of displacement (backward direction).
  • the pad 43 is arranged to come into contact with the immersed surface only in said pitched attitude.
  • the pad 43 in the normal unplugged attitude, the pad 43 is not in contact with the immersed surface, is remote from the latter, and is therefore inactive, all the wheels 5, 6 being in contact with the immersed surface.
  • the control unit is extremely simple in its design and implementation. It is adapted so that the apparatus is mainly driven forward in a straight line.
  • the motor 8 is interrupted from time to time and controlled in the reverse direction at the first slow speed (corresponding to the travel speed - VI) from time to time and at the second fast speed (corresponding to the travel speed -V2) of from time to time.
  • the different control times of the motor 8: Tl in the forward direction at high speed + V, T2 in the backward direction at slow speed -VI, T3 in the reverse direction at normal high speed -V2, and T4 in the interruptions of the motor 8, are defined randomly (by a random generator, that is to say a pseudo-random variable generator) and / or in a predetermined manner.
  • these durations can be defined so as to limit the entanglement of the cable 3, that is to say by ensuring that the accumulations of the periods of gyration on the left are similar to the accumulations of the times of gyration on the right.
  • T1 is between 10s and 1 min, for example of the order of 20s; T2 and T3 are both less than T1, for example between 3s and 15s, in particular between 5s and 8s; and T4 is less than each of the durations T1, T2, and T3, is between 0.5s and 5s, in particular is of the order of 2s.
  • each pitch attitude of the device does not require a particularly complex operating logic in that it can be obtained by simply balancing the device in production.
  • the presence of the pad 43 facilitates this control, this pad 43 serving as an abutment limiting the pivoting in the pitched attitude.
  • this control can remain relatively imprecise to the extent that the period of pitch up attitude of the device are low, this configuration of displacement does not correspond to the normal cleaning configuration.
  • the apparatus according to the invention is extremely simple to design and manufacture, and therefore very economical, but nevertheless very powerful. Indeed, with a single electric motor 8 and a control unit reduced to its simplest expression, all the most complex functionalities of an electrical appliance are obtained.
  • the apparatus according to the invention is also particularly light, easy to handle, ergonomic and particularly aesthetic. It consumes very little energy and is respectful of the environment. It has a long life and excellent reliability especially given the small number of parts it incorporates.
  • the invention may be the subject of numerous variants with respect to the preferred embodiment shown in the figures and described above.
  • the invention is equally applicable to an apparatus provided with guide and drive members for motors or non-motors other than wheels (tracks, brushes, etc.).
  • the apparatus may have several liquid inlets, several main liquid outlets, or even several pumping propellers driven by the same engine.
  • the motor 8 can be driven according to a discrete plurality of speeds which may comprise only one speed in the forward direction and in the rear direction, or a first fast speed in the forward direction and a slower speed in the rear direction, or more different speeds than in the example described herein. -above.
  • the secondary hydraulic reaction force can be adapted to, depending on the speed of rotation of the engine, generate different pitch plates, obtained by simple general balancing of the hollow body and / or by one or more pad (s) (such ( s) that the blocking pad 43) in each pitched attitude.
  • the pad 43 may be replaced or supplemented by another pad offset laterally on the opposite side and / or by another pad generally centered on a median axle direction (not shifted laterally) resulting in a predetermined pitch attitude of the apparatus , a detachment of the two wheels 5, and a random gyration of the device due to unavoidable imbalances of the latter (eg due to the necessarily off-axis traction of the power cable).
  • the pad (s) may be replaced and wholly or partly by a wheel (s), free to rotate or at least partially braked when it s) is (are) in contact with the submerged surface.
  • the apparatus according to the invention is advantageously free of an actuator and an onboard logic and / or electronic circuit.
  • nothing prevents the device from including, if necessary, electronic components and / or on-board actuators.
  • the control unit could be embedded, including for example with a built-in storage battery acting as a source of electrical energy, the device being completely autonomous.
  • the engine 8 may be used at least partly to drive one or more driving wheels and / or one or more other specific motor (s) driving one or more driving wheels or other drive members.

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Abstract

L'invention concerne un appareil nettoyeur de surface immergée dans un liquide comprenant un corps creux, des organes (5, 6) de guidage définissant au moins un essieu, une chambre de filtration, au moins un moteur électrique, un dispositif de pompage créant un flux de liquide en sens normal de nettoyage à travers un dispositif de filtrage, sortant par au moins une sortie (37) principale, et au moins une sortie secondaire (50) de liquide agencée pour orienter un courant de liquide qui s'échappe en sens rétrograde par cette sortie secondaire (50) de telle sorte que ce courant crée, par réaction, un effort secondaire de réaction hydraulique générant un couple de cabrage de l'appareil par pivotement du corps creux autour de l'essieu.

Description

APPAREIL NETTOYEUR DE SURFACE IMMERGÉE À CABRAGE
HYDRAULIQUE
L'invention concerne un appareil nettoyeur de surface immergée dans un liquide, telle que celle formée par les parois d'une piscine, notamment du type automoteur à moteur(s) électrique(s).
Les appareils de ce type, très nombreux et connus de longue date (cf. typiquement FR 2 567 552, FR 2 584 442...), comportent en général un corps creux ; un (ou plusieurs) moteur(s) électrique(s) d'entraînement accouplé(s) à un ou plusieurs organe(s) de guidage et d'entraînement moteur(s) dudit corps sur la surface immergée ; et un moteur électrique de pompage entraînant un organe de pompage tel qu'une hélice générant un débit de liquide entre au moins une entrée de liquide et au moins une sortie de liquide et à travers une chambre de filtration.
Ces appareils donnent satisfaction mais sont relativement lourds, et coûteux en fabrication et à l'usage, notamment en termes de consommation électrique.
On a déjà proposé des appareils à moteur électrique unique servant simultanément à générer l'entraînement de l'appareil et le pompage du liquide. Ces appareils posent néanmoins le problème de l'efficacité du nettoyage (rapidité et/ou qualité du balayage de la totalité de la surface et/ou capacité de pompage des débris), qui suppose en particulier que l'appareil puisse évoluer vers l'avant ou vers l'arrière selon des trajectoires variées, droite ou courbes, à gauche et à droite.
Dans les appareils antérieurs dans lesquels le pompage est assuré par un moteur électrique embarqué, et l'entraînement est également assuré par au moins un moteur électrique embarqué, si l'appareil doit être bidirectionnel, c'est-à-dire pouvoir effectuer des trajectoires vers l'avant et vers l'arrière, on exclut en général d'utiliser le moteur électrique de pompage pour entraîner l'appareil en déplacement, sauf à prévoir un organe de pompage tel qu'une pompe « vortex » ou centrifuge (cf. par exemple US 5,245,723), ou à palettes articulées (cf. par exemple EP 1 070 850), susceptible de fournir un débit de liquide dans le même sens quel que soit son sens de rotation, mais dont les performances de pompage sont médiocres. En outre, dans ce dernier cas, les trajectoires de l'appareil sont limitées à deux trajectoires prédéterminées, une vers l'avant, l'autre vers l'arrière, c'est-à-dire en pratique à des trajectoires droites ou en giration d'un seul côté. Il en résulte une mauvaise couverture de balayage de la surface immergée qui soit n'est pas complètement nettoyée, soit n'est complètement nettoyée qu'au bout d'une durée trop longue.
Dans une autre catégorie d'appareil, il est prévu que l'entraînement et/ou l'orientation de l'appareil soit au moins pour partie réalisé à partir de la réaction hydraulique induite par le flux généré par le pompage. Ainsi, par exemple, EP 1 022 411 (ou US 2004/0168838) décrit un appareil susceptible d'être partiellement entraîné par le flux hydraulique créé, et présente deux sorties de tuyères de sens opposés alimentées alternativement par un clapet manœuvré lorsque la pompe est arrêtée. Grâce à des roues auto pivotantes ou à des essieux pivotants, les trajectoires vers l'avant et vers l'arrière sont différentes. Les appareils de ce type sont cependant relativement complexes, coûteux, et peu fiables, notamment en ce qui concerne la commande de basculement du clapet (ou plus généralement pour le changement de direction du flux hydraulique) qui nécessite une logique de fonctionnement et au moins un actionneur embarqué et/ou un mécanisme spécifique susceptible de se bloquer. En outre, là encore, seules deux trajectoires prédéterminées différentes sont possibles.
US 2008/0236628 décrit par ailleurs un appareil nettoyeur de surface immergée permettant d'éviter le blocage de l'appareil sur des obstacles de la surface et d'optimiser le nettoyage. Cet appareil génère des jets de nettoyage sous la base du corps de l'appareil de façon à agiter et à soulever la saleté et les débris. Une paire de buses délivrant des jets d'eau de nettoyage sont ainsi prévues aux extrémités avant et arrière du corps. Le jet d'eau sous pression délivré par la buse avant peut être utilisé pour aider à soulever l'extrémité avant de l'appareil pour lui permettre de passer en pied de paroi sur une surface verticale. Ce jet d'eau à l'extrémité avant de l'appareil n'est cependant pas susceptible d'entraîner à lui seul un cabrage de l'appareil. En outre, ce jet d'eau avant ne permet pas à l'appareil d'échapper aux obstacles de la surface immergée ou d'évoluer selon différentes trajectoires sur les parois horizontales ou verticales.
Par ailleurs, FR 2925558 décrit un appareil dans lequel la composante longitudinale de l'effort normal de réaction hydraulique est utilisée pour le passage en pied de paroi ; FR 2925552 décrit aussi un appareil dans lequel cette même composante longitudinale est utilisée pour le franchissement de marches.
L'invention vise donc de façon générale à proposer un appareil nettoyeur -notamment du type à moteur(s) électrique(s) embarqué(s)- qui, simultanément, soit plus économique en termes de fabrication et d'utilisation, et présente des performances élevées, comparables à celles des appareils connus, en termes de qualité et de nettoyage, et plus particulièrement procurant un balayage complet et rapide de la surface immergée, et une bonne qualité d'aspiration pour la collecte des déchets avec un rendement énergétique satisfaisant.
L'invention vise ainsi à proposer un tel appareil qui soit particulièrement simple, fiable, compact et léger, mais doué de capacités d'évolution importantes.
L'invention vise, dans un mode de réalisation particulier, à proposer un tel appareil qui comporte un moteur électrique unique embarqué, et peut être entraîné selon plusieurs - notamment au moins trois- trajectoires prédéterminées différentes, notamment en ligne droite, en virage d'un côté et en virage de l'autre côté.
L'invention vise également à proposer un tel appareil dont l'unité de commande électrique est particulièrement simple et économique et peut être entièrement située hors du liquide.
L'invention concerne donc un appareil nettoyeur de surface immergée dans un liquide comprenant :
- un corps creux,
- des organes de guidage dudit corps creux sur la surface immergée, comprenant au moins un essieu doté d'au moins un organe roulant,
- une chambre de filtration ménagée dans ledit corps creux et présentant : - au moins une entrée de liquide dans le corps creux,
- au moins une sortie de liquide hors du corps creux,
- un dispositif de pompage créant un flux de liquide en sens normal de nettoyage, entre au moins une entrée de liquide à la base du corps creux et au moins une sortie de liquide, dite sortie principale, à travers un dispositif de filtrage,
- le dispositif de pompage étant agencé pour pouvoir produire un débit de liquide s' échappant par au moins une sortie de liquide, dite sortie secondaire, adaptée pour orienter un courant de liquide qui s'échappe par cette sortie secondaire en créant par réaction, des efforts générant un couple de pivotement du corps creux autour de l'essieu,
caractérisé en ce que le dispositif de pompage est agencé pour pouvoir produire un débit de liquide, dit débit de cabrage, s'écoulant en sens rétrograde à partir de chaque sortie principale et s' échappant par au moins une sortie secondaire adaptée pour orienter le courant de liquide, dit courant de cabrage, qui s'échappe par cette sortie secondaire de telle sorte que ce courant de cabrage crée par réaction, des efforts dont la résultante, dite effort secondaire de réaction hydraulique, génère un couple de cabrage et entraîne un cabrage de l'appareil par pivotement du corps creux autour de l'essieu.
Dans un appareil selon l'invention le débit de cabrage est obtenu par un débit qui s'écoule en sens rétrograde par rapport au sens normal de nettoyage de l'écoulement du liquide. Pour obtenir ce débit de cabrage, il suffit donc d'inverser le sens de fonctionnement du dispositif de pompage. En outre, le dispositif de pompage et chaque sortie secondaire sont adaptés pour que le courant de cabrage ainsi formé crée un effort secondaire de réaction hydraulique pouvant entraîner, à lui seul, un cabrage de l'appareil alors qu'il est en déplacement libre sur une paroi horizontale ou inclinée de la surface immergée (sans notamment venir au contact d'une paroi verticale ou d'une marche).
Un appareil selon l'invention peut ainsi présenter différentes assiettes de déplacement sur la surface immergée (inclinaison dans un plan contenant la direction de déplacement et orthogonal à la surface immergée), dont au moins une assiette cabrée par pivotement autour de l'essieu sous l'effet de l'effort secondaire de réaction hydraulique.
Une telle modification d'assiette par réaction hydraulique peut être exploitée dans un grand nombre de situations différentes : par exemple pour surmonter un obstacle rencontré en fond de bassin, pour modifier la répartition des débris contenus dans le dispositif de filtrage (d'une zone de réception initiale à une zone de stockage), pour générer différentes trajectoires de déplacement, avec un effet de giration propre à chaque sens et chaque assiette de déplacement...
Dans un mode de réalisation avantageux, un appareil selon l'invention est plus particulièrement caractérisé en ce que le dispositif de pompage comprend :
- au moins une hélice de pompage axial à pas unidirectionnel créant un flux de liquide orienté globalement selon son axe de rotation, et insérée dans ledit circuit hydraulique,
- au moins un moteur électrique réversible de pompage porté par ledit corps creux et comprenant un arbre moteur relié mécaniquement à chaque hélice de pompage pour l'entraîner en rotation,
- et en ce qu'au moins une hélice de pompage est agencée pour générer :
- dans un premier sens de rotation, un débit de liquide en sens normal de nettoyage (c'est à dire entre au moins une entrée de liquide à la base du corps creux et au moins une sortie principale de liquide, à travers le dispositif de filtrage),
- dans un deuxième sens de rotation, un débit de liquide er sens rétrograde à partir de chaque sortie principale s 'échappant par au moins une sortie secondaire de façon à créer un effort secondaire de réaction hydraulique générant ur couple de cabrage de l'appareil autour de l'essieu. Ainsi, dans ce mode de réalisation, l'appareil est mis en une assiette cabrée alors que l'hélice de pompage est entraînée er deuxième sens opposé à son premier sens de rotation normal de nettoyage. Par ailleurs, de préférence, avantageusement et selon l'invention, au moins une sortie principale est adaptée pour orienter le courant de liquide qui s'échappe par cette sortie principale dans ledit premier sens de rotation de sorte que ce courant crée par réaction, des efforts dont la résultante, dite effort principal de réaction hydraulique, présente une composante non nulle d'entraînement de l'appareil, dite composante horizontale en sens avant, parallèle au plan de roulage et orientée en un sens, dit sens avant, de déplacement de l'appareil sur la surface immergée dans lequel il réalise le nettoyage de la surface immergée.
De la sorte, un appareil selon l'invention est entraîné en sens avant normal de nettoyage au moins partiellement par réaction hydraulique. De préférence, un appareil selon l'invention est entraîné en déplacement en sens avant sur la surface immergée uniquement par réaction hydraulique, c'est-à-dire par ledit effort principal de réaction hydraulique.
En outre, avantageusement et selon l'invention, au moins une sortie secondaire est adaptée pour orienter le courant de liquide qui s'échappe par cette sortie secondaire dans ledit deuxième sens de rotation de sorte que l'effort secondaire de réaction hydraulique présente aussi une composante d'entraînement de l'appareil non nulle, dite composante horizontale en sens arrière, parallèle au plan de roulage et orientée en un sens, dit sens arrière, de déplacement de l'appareil sur la surface immergée opposé à un sens, dit sens avant, de déplacement de l'appareil sur la surface immergée dans lequel il réalise le nettoyage de la surface immergée.
En conséquence, ledit effort secondaire de réaction hydraulique entraîne non seulement le cabrage de l'appareil autour de l'essieu de cabrage, mais également l'entraînement de l'appareil en déplacement en sens arrière opposé au sens normal de nettoyage. De préférence, un appareil selon l'invention est entraîné en déplacement en sens arrière sur la surface immergée uniquement par réaction hydraulique, c'est-à-dire par ledit effort secondaire de réaction hydraulique. De préférence, un appareil selon l'invention est entraîné en déplacement sur la surface immergée uniquement par réaction hydraulique, ledit essieu n'étant pas un essieu moteur.
Par ailleurs, un appareil selon l'invention comprend une unité de commande électrique adaptée pour commander chaque moteur principalement en sens avant (en sens normal de nettoyage du débit de liquide), et pour commander chaque moteur de temps à autre en sens arrière (en sens rétrograde du débit de liquide).
Une telle unité de commande électrique peut être avantageusement disposée hors du liquide et reliée par un câble à l'appareil immergé. Rien n'empêche cependant de prévoir qu'une telle unité de commande électrique soit en tout ou partie embarquée à bord de l'appareil.
Par ailleurs, avantageusement et selon l'invention ladite unité de commande électrique est adaptée pour commander chaque moteur au moins dans un sens de déplacement de l'appareil sur la surface immergée selon une vitesse choisie parmi au moins deux vitesses distinctes correspondant à deux assiettes distinctes de l'appareil, dont une assiette cabrée par pivotement du corps creux autour de l'essieu. Ainsi, dans ce sens de déplacement, notamment de préférence en sens arrière, l'appareil peut être entraîné selon deux vitesses différentes pour lesquelles il présente deux assiettes différentes, l'une d'entre elle au moins étant une assiette cabrée, c'est-à-dire une assiette différente de son assiette normale de déplacement en sens avant normal de nettoyage de la surface immergée.
Un appareil selon l'invention peut donc être commandé selon au moins trois trajectoires différentes, à savoir les dites première et deuxième trajectoires prédéterminées dans un sens de déplacement de l'appareil, et au moins une autre trajectoire, différente des première et deuxième trajectoires, dans l'autre sens de déplacement de l'appareil.
Par ailleurs, rien n'empêche de prévoir un nombre quelconque de vitesses distinctes dans chaque sens de déplacement de l'appareil, correspondant respectivement à un nombre d'assiettes différentes (choisies parmi une assiette non cabrée et des assiettes plus ou moins cabrées) de l'appareil, chaque assiette correspondant elle-même à une trajectoire prédéterminée qui lui est propre, c'est-à-dire différente des trajectoires induites par les autres assiettes de déplacement de l'appareil. Néanmoins, avantageusement et selon l'invention ladite unité de commande électrique est adaptée pour commander chaque moteur dans un premier sens de déplacement de l'appareil selon une vitesse unique, et dans un deuxième sens de déplacement de l'appareil selon une vitesse choisie parmi au moins deux vitesses distinctes, dont au moins une première vitesse dans laquelle l'appareil se déplace en première assiette de déplacement et au moins une deuxième vitesse dans laquelle l'appareil se déplace en une deuxième assiette cabrée de déplacement.
Dans chaque assiette de déplacement, le corps creux peut être stabilisé en ce qui concerne sa position angulaire autour de l'essieu de toutes façons appropriées, notamment par équilibrage dynamique, par au moins une butée (venant en contact avec la surface immergée) limitant le pivotement de cabrage...
En particulier, un appareil selon l'invention comprend avantageusement au moins un patin agencé de façon à venir au contact de la surface immergée dans au moins une assiette cabrée de l'appareil de façon à entraîner une giration de l'appareil d'un côté.
Avantageusement un appareil selon l'invention comprend au moins un patin décalé latéralement par rapport à l'essieu de cabrage et agencé de façon à venir au contact de la surface immergée dans une assiette cabrée de façon à entraîner une giration de l'appareil d'un côté.
Un tel patin est inactif (à distance de la surface immergée) lorsque le corps creux est dans son assiette normale de fonctionnement (nettoyage de la surface immergée) et peut être adapté pour uniquement freiner localement le corps creux par contact de frottement avec la surface immergée lorsque ce dernier est dans une assiette cabrée prédéterminée, entraînant ainsi une giration d'un côté. En variante un tel patin peut être adapté pour décoller localement le corps creux, et au moins un organe de guidage de l'essieu de cabrage situé à proximité du patin. En outre un tel patin peut être agencé décalé latéralement par rapport à l'essieu de cabrage (par rapport à une direction médiane de l'essieu de cabrage) pour entraîner un freinage local ou un décollement d'un organe de guidage, et donc une giration de l'appareil d'un côté ainsi prédéterminé, ou être au contraire globalement centré sur une direction médiane de l'essieu de cabrage pour entraîner un décollement de chaque organe de guidage, l'appareil étant entraîné en giration d'un côté ou de l'autre (défini de façon aléatoire) du fait de déséquilibres inévitables de fonctionnement dus par exemple à la traction du câble d'alimentation.
Dans une variante possible, un appareil selon l'invention comprend avantageusement un premier patin agencé de façon à venir au contact de la surface immergée uniquement dans une première assiette cabrée, et un deuxième patin agencé de façon à venir au contact de la surface immergée uniquement dans une deuxième assiette cabrée, et le deuxième patin est décalé latéralement par rapport à l'essieu de cabrage à l'opposé du premier patin, de sorte que dans ladite deuxième assiette cabrée, l'appareil est entraîné en giration du côté opposé de celui vers lequel il est entraîné en giration dans ladite première assiette cabrée. Avantageusement et selon l'invention, chaque patin est disposé de façon à venir au contact de la surface immergée à l'arrière de l'essieu de cabrage par rapport au sens de déplacement de l'appareil.
Dans un mode de réalisation avantageux, un appareil selon l'invention est en outre caractérisé en ce que :
- les organes de guidage comportent au moins un organe non moteur de guidage du corps creux par rapport à la surface immergée, chaque organe non moteur de guidage étant décalé selon la direction de déplacement par rapport à l'essieu de cabrage,
- l'essieu de cabrage est un essieu avant, chaque organe non moteur de guidage étant disposé vers l'arrière par rapport à l'essieu de cabrage avant,
et en ce que ladite unité de commande électrique est adaptée pour pouvoir commander chaque moteur :
- dans un premier sens de rotation correspondant au sens avant de déplacement de l'appareil sur la surface immergée et, quelle que soit sa vitesse, en assiette normale de déplacement non cabrée dans laquelle tous les organes de guidage sont en contact avec la surface immergée,
- dans un deuxième sens de rotation correspondant à un sens de déplacement, dit sens arrière, opposé au sens avant de déplacement de l'appareil sur la surface immergée et, selon sa vitesse, en une assiette de déplacement choisie parmi une première assiette de déplacement et une deuxième assiette de déplacement cabrée dans laquelle au moins un organe non moteur de guidage situé devant l'essieu de cabrage par rapport audit sens arrière de déplacement de l'appareil est décollé de la surface immergée.
De préférence, dans chaque assiette cabrée de l'appareil, au moins un organe non moteur de guidage situé devant l'essieu de cabrage par rapport au sens de déplacement de l'appareil est décollé de la surface immergée. De préférence, dans ladite deuxième vitesse plus rapide correspondant à ladite deuxième assiette cabrée, chaque organe non moteur de guidage situé devant l'essieu de cabrage par rapport audit sens de déplacement de l'appareil est décollé de la surface immergée.
Avantageusement et selon l'invention ladite unité de commande électrique est adaptée pour commander chaque moteur dans le premier sens à une vitesse prédéterminée, et dans le deuxième sens à une vitesse choisie parmi une première vitesse lente dans laquelle l'appareil est en première assiette de déplacement et une deuxième vitesse rapide dans laquelle l'appareil est en deuxième assiette de déplacement cabrée.
Par ailleurs, plusieurs variantes sont possibles concernant les différentes assiettes de déplacement de l'appareil. Dans une première variante conforme à l'invention, ladite unité de commande électrique est adaptée pour commander chaque moteur dans le premier sens de rotation correspondant au sens avant normal de nettoyage à une première vitesse de telle sorte qu'il prenne une première assiette de déplacement correspondant à une assiette normale de déplacement non cabrée de l'appareil dans laquelle chaque organe de guidage est en contact avec la surface immergée. Dans une deuxième variante conforme à l'invention, ladite unité de commande électrique est adaptée pour commander chaque moteur à ladite première vitesse de telle sorte que ladite première assiette de déplacement correspond aussi à une assiette cabrée dans laquelle il est au moins partiellement soulevé par rapport à la surface immergée par pivotement autour de l'essieu de cabrage à partir d'une assiette non cabrée (assiette normale de déplacement, notamment pour laquelle tous les organes de guidage sont au contact de la surface immergée, le plan de roulage défini par ces organes coïncidant avec la surface immergée), l'appareil étant moins cabré dans ladite première assiette cabrée que dans ladite deuxième assiette cabrée.
Par ailleurs, différentes trajectoires de déplacement de l'appareil correspondant aux différentes assiettes de l'appareil peuvent être obtenues de diverses manières : par des résistances hydrauliques différentes d'une assiette à l'autre, dissymétriques dans au moins une assiette ou dans certaines assiettes, pour entraîner une giration de l'appareil.
Avantageusement un appareil selon des modes de réalisation préférentiels de l'invention, comprend un unique moteur électrique réversible porté par le dit corps creux (ce moteur électrique unique étant donc un moteur de pompage faisant office de moteurs d'entraînement par réaction hydraulique), ce moteur comprenant un arbre moteur relié mécaniquement à chaque hélice de pompage.
Les différentes durées de commande de l'appareil dans les différentes trajectoires peuvent être prédéterminées ou définies de façon aléatoire, et peuvent être optimisées en fonction par exemple de l'application.
Avantageusement et selon l'invention ladite unité de commande électrique est adaptée pour commander chaque moteur principalement en sens avant, et pour commander chaque moteur de temps à autre en sens arrière selon la première vitesse et de temps à autre en sens arrière selon la deuxième vitesse.
Avantageusement et selon l'invention ladite unité de commande électrique est adaptée pour commander au moins une durée prédéterminée de fonctionnement de chaque moteur d'entraînement dans un sens et à une vitesse. Avantageusement et selon l'invention ladite unité de commande électrique est adaptée pour commander de façon aléatoire au moins une durée de fonctionnement de chaque moteur d'entraînement dans un sens et à une vitesse.
L'invention concerne également un appareil caractérisé en combinaison par tout ou partie des caractéristiques mentionnées ci-dessus ou ci-après.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée à titre non limitatif et qui se réfère aux figures annexées dans lesquelles :
- la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un appareil selon un mode de réalisation de l'invention,
- la figure 2 est une vue schématique en coupe selon la ligne II-II de la figure 4, l'appareil étant représenté lors de ses déplacements en sens avant en assiette normale de nettoyage,
- la figure 3 est une vue schématique en coupe selon la ligne III-III de la figure 1, l'appareil étant représenté lors de ses déplacements en sens arrière en assiette cabrée,
- le figure 4 est une vue schématique de dessous de l'appareil de la figure 3.
L'appareil selon l'invention représenté sur les figures est un appareil nettoyeur de surface immergée automoteur de type électrique, c'est-à-dire relié uniquement par un câble électrique 3 à une unité de commande située à l'extérieur du liquide. Dans tout le texte, sauf indication contraire, l'appareil est décrit avec une assiette de déplacement sur une surface immergée (inclinaison dans un plan contenant la direction de déplacement et orthogonal à la surface immergée) supposée être horizontale. Il va de soi que l'appareil selon l'invention peut tout aussi bien se déplacer sur des surfaces non horizontales, notamment inclinées ou verticales.
Cet appareil comprend un corps creux 1 formé de différentes parois en matière synthétique rigide assemblées les unes aux autres permettant d'une part de délimiter une chambre de filtration 2, d'autre part de former châssis recevant et portant des organes 5, 6 de guidage et d'entraînement, un moteur 8 électrique unique présentant un arbre moteur 9, une transmission mécanique entre l'arbre moteur 9 du moteur 8 électrique et au moins un organe de guidage et d'entraînement, dit organe 5 moteur, et une hélice 10 de pompage axial.
Dans le mode de réalisation représenté, le corps creux 1 présente une coque inférieure arrière 11 formant châssis, complétée par un capot 12 supérieur avant démontable par rapport à la coque 11. Le capot 12 est doté d'une poignée 47 avant permettant de manipuler et transporter l'appareil.
La coque 11 porte deux grandes roues 5 latérales avant coaxiales et de même diamètre. Les roues 5 présentent le plus grand diamètre possible qui n'augmente pas l'encombrement vertical de l'appareil. Autrement dit, le diamètre des roues 5 avant correspond au moins à la hauteur (dimension selon la direction normale au plan de roulage 22 à la surface immergée) hors tout de l'appareil selon l'invention. Par exemple, le diamètre des roues 5 avant est compris entre 250mm et 300mm notamment est de l'ordre de 275 mm.
Ces roues 5 de grandes dimensions s'avèrent procurer des avantages déterminants et inattendus. Tout d'abord, elles évitent tout contact intempestif d'une partie proéminente du corps creux sur la surface immergée, et permettent ainsi une certaine protection de cette surface immergée au cours du fonctionnement de l'appareil. Réciproquement, elles assurent une certaine protection du corps creux lui-même vis-à-vis des chocs de la part d'objets extérieurs qui viennent uniquement au contact des grandes roues 5. Elles sont en outre particulièrement avantageuses dans le cadre d'un appareil présentant au moins une assiette cabrée dans au moins un sens d'entraînement, dans la mesure où elles facilitent considérablement ce cabrage. Elles limitent les risques de blocage sur les irrégularités (notamment les creux et/ou les reliefs) de la surface immergée de petites dimensions, et présentent des zones de contact multiples et de diverses orientations (dessus, devant, dessous) avec la surface immergée. En procurant un guidage particulièrement performant et efficace, elles permettent de réduire les performances et caractéristiques des autres organes de guidage nécessaires (simple roulette 6 dans les exemples représentés), voire de s'en affranchir (variante non représentée). Elles sont particulièrement avantageuses en combinaison avec un moteur 8 de pompage d'axe incliné comme décrit ci-après.
Les roues 5 avant forment un essieu avant 7. Chaque roue 5 avant est guidée libre en rotation sur la coque 11 selon un même axe transversal 13 de rotation définissant l'axe de l'essieu avant 7 qui, dans le mode de réalisation préférentiel représenté, est un essieu non moteur.
La coque 11 porte également une roulette 6 arrière libre en rotation (non motrice) selon un axe transversal 21 de rotation. Cette roulette 6 constitue un organe de guidage qui, dans l'exemple représenté, n'exerce pas non plus de fonction d'entraînement. Les deux roues avant 5 et la roulette 6 arrière définissent un même plan, dit plan de roulage 22, correspondant à la surface immergée lorsque l'appareil est en déplacement normal de nettoyage sur cette dernière, toutes les roues 5, 6 étant au contact de la surface immergée.
Le moteur électrique 8 unique fait office de moteur de pompage entraînant l'hélice 10 en rotation autour de son axe. Pour ce faire, l'arbre moteur 9 du moteur 8 débouche axialement en saillie du corps du moteur avec une extrémité supérieure arrière 23 à laquelle l'hélice 10 de pompage est directement accouplée solidaire en rotation.
La coque 11 porte le moteur électrique 8 en position inclinée par rapport au plan de roulage 22, c'est-à-dire avec l'arbre moteur 9 incliné selon un angle a différent de 0° et de 90° par rapport au plan de roulage 22. En particulier, l'arbre moteur 9 n'est pas orthogonal au plan de roulage 22. L'angle a d'inclinaison est compris entre 30° et 75° par exemple de l'ordre de 50°. L'angle a est aussi l'angle d'inclinaison de l'axe de l'hélice 10, et de la direction 24 du flux hydraulique généré par cette dernière. L'angle a correspond également à la direction générale de la réaction hydraulique générée par le flux de liquide à la sortie 37 en sens normal de pompage, et vers le filtre 33 en sens rétrograde.
Une telle inclinaison présente de nombreux avantages, et en particulier permet de conférer à l'appareil selon l'invention une grande compacité, et d'exploiter l'effort de réaction hydraulique résultant du débit de liquide généré par l'hélice 10, notamment sa composante parallèle au plan de roulage 22, pour l'entraînement de l'appareil en sens avant normal de nettoyage.
La coque 11 présente également une ouverture 25 inférieure s'étendant transversalement sensiblement sur toute la largeur et légèrement décalée vers l'avant par rapport au plan transversal vertical (orthogonal au plan de roulage 22) contenant l'axe 13 de l'essieu 7 moteur. Cette ouverture 25 forme une entrée de liquide à la base du corps creux en sens normal de pompage pour le nettoyage de la surface immergée.
Cette ouverture 25 présente de préférence une bavette 26 s'étendant le long de son bord arrière et sur les côtés pour faciliter l'aspiration des débris. L'ouverture 25 présente également de préférence une nervure 29 s'étendant dans le long de son bord avant, en saillie vers le bas, pour créer un effet de turbulences à l'arrière de cette nervure 29 tendant à décoller les débris de la surface immergée et à accélérer le flux du liquide pénétrant dans l'ouverture 25.
L'ouverture 25 est adaptée pour recevoir une extrémité inférieure 27 d'un conduit d'entrée 28 solidaire du capot 12. L'ensemble constitue une entrée de liquide à la base du corps creux 1, par laquelle le liquide est aspiré par l'aspiration résultant de l'hélice 10 de pompage lorsque cette dernière est entraînée en sens normal de pompage par le moteur 8.
Le conduit 28 s'étend globalement sur toute la largeur du capot 12 et vers le haut (sensiblement orthogonalement au plan de roulage 22) jusqu'à une ouverture 30 supérieure dotée d'un volet 31 pivotant faisant office de clapet. Le volet 31 est articulé autour d'un axe 32 transversal horizontal situé à l'avant de l'ouverture 30. Le capot 12 est adapté pour pouvoir recevoir et porter un filtre 33 s'étendant à l'arrière du conduit 28 de façon à recevoir le débit de liquide (chargé de débris) débouchant de l'ouverture 30 supérieure du conduit 28 d'entrée. Ce filtre 33 est formé de parois filtrantes rigides, et est en communication de liquide à sa portion arrière supérieure 34 avec une entrée 35 d'un conduit 36 recevant l'hélice 10 de pompage axial, ce conduit 36 s'étendant globalement selon la direction 24 de pompage du liquide, dans le prolongement vers l'arrière vers le haut de l'arbre moteur 9, jusqu'à une sortie, dite sortie 37 principale, du liquide hors du corps creux 1 par laquelle le liquide filtré s'échappe globalement selon la direction 24 lorsque l'hélice 10 est entraînée par le moteur 8 dans le sens normal de nettoyage du pompage. Le trajet de liquide en sens normal de nettoyage dans le circuit hydraulique de circulation de liquide ainsi formé entre l'entrée 25 de liquide et la sortie 37 principale de liquide à travers le filtre 33 est représenté schématiquement par des flèches sur la figure 2.
Le moteur 8 est porté sous une paroi inférieure 38 inclinée étanche de la coque 11 qui délimite la chambre 2 de filtration recevant le filtre 33. L'extrémité supérieure 23 de l'arbre moteur 9 traverse la paroi étanche 38 dans une portion 39 de celle-ci formant la partie inférieure du conduit 36, et cette traversée est elle-même étanche, c'est-à-dire est réalisée par un dispositif 40 à joint(s) d'étanchéité (par exemple du type presse étoupe) assurant l'étanchéité entre l'arbre moteur 9 rotatif et la paroi 38.
La sortie 37 principale du liquide hors du corps creux 1 est dotée d'une grille de protection 41 guidant le flux généré en sens normal de pompage et empêchant le passage de débris dans le sens du refoulement vers l'intérieur du corps creux 1 lorsque l'hélice 10 est entraînée en sens rétrograde contraire au sens normal de nettoyage.
L'unité de commande est de préférence située hors du liquide et adaptée pour fournir, par le câble 3, une tension d'alimentation au moteur 8. Cette tension d'alimentation permet, selon sa polarité, de commander le moteur 8 dans un sens ou dans l'autre et selon des vitesses de rotation différentes. Une telle unité de commande peut être formée d'une alimentation électrique branchée sur le secteur et comprenant une logique de commande de modulation de largeur d'impulsions pilotant un circuit formant une source de tension (à base d'au moins un transistor en commutation) dont la sortie est hachée à haute fréquence avec une largeur d'impulsions variable selon le signal délivré par la logique de commande. L'unité de commande comprend un circuit d'inversion permettant de délivrer une tension d'alimentation du moteur 8 dont la polarité peut être changée (polarité positive pour entraînement en sens avant ; polarité négative pour entraînement en sens arrière), et dont la valeur moyenne peut être modifiée grâce à la logique de modulation de largeur d'impulsions de façon à prendre une valeur parmi plusieurs valeurs distinctes correspondant respectivement à plusieurs vitesses d'entraînement du moteur 8, et donc à plusieurs vitesses de déplacement de l'appareil. Le signe + désigne un déplacement en sens avant ; le signe - désigne un déplacement en sens arrière. Dans l'exemple, si l'on souhaite que l'appareil puisse se déplacer à une vitesse normale +V prédéterminée en sens avant, à une première vitesse -VI en sens arrière ou à une deuxième vitesse -V2 en sens arrière, la logique de commande peut être programmée pour que l'unité de commande délivre une tension dont la valeur moyenne peut prendre, en valeur absolue, une valeur choisie parmi trois valeurs prédéterminées correspondant à ces trois vitesses.
L'unité de commande peut incorporer avantageusement une logique de temporisation permettant de commander les différents sens d'entraînement et les différentes vitesses selon des durées prédéterminées, fixes et mémorisées et/ou définies aléatoirement à partir par exemple d'un générateur de variable pseudoaléatoire. Une telle unité de commande est particulièrement simple dans sa conception et sa fabrication.
Dans un premier sens de rotation du moteur 8 et de son arbre 9, l'appareil est entraîné en sens avant de déplacement, la roulette 6 étant à l'arrière de l'essieu moteur au contact de la surface immergée. Dans ce premier sens de rotation, l'hélice 10 de pompage axial est entraînée en sens normal de nettoyage du liquide depuis l'ouverture 25 à la base du corps creux 1 jusqu'à la sortie 37 principale par laquelle le liquide s'échappe. Le volet 31 est ouvert et les débris aspirés par l'ouverture 25 avec le liquide sont retenus dans le filtre 33.
Dans ce premier sens de rotation, le moteur 8 est commandé à une vitesse prédéterminée de sorte que l'appareil est entraîné, par la composante horizontale de la réaction hydraulique, en déplacement en sens avant à une vitesse prédéterminée +V, dite vitesse normale, aussi rapide que possible afin d'optimiser le pompage et le nettoyage. De préférence, la vitesse normale +V correspond à la vitesse maximum de rotation du moteur 8. Lorsque l'appareil est ainsi entraîné en sens avant, sa trajectoire est normalement droite orthogonale à l'axe 13 de l'essieu 7, les deux roues 5 avant étant parallèles l'une à l'autre et orthogonales à l'axe 13, et la roulette 6 étant en contact avec la surface immergée.
Dans l'autre sens de rotation du moteur 8, l'appareil est entraîné en sens arrière de déplacement par la composante horizontale d'un effort de réaction hydraulique comme décrit ci-après, la roulette 6 étant alors devant l'essieu 7 par rapport à ce sens de déplacement. Dans ce deuxième sens de rotation, l'hélice 10 de pompage axial est entraînée en sens contraire à son sens normal de pompage et génère un débit non nul de liquide en sens rétrograde, dit débit de cabrage, depuis la sortie 37 principale vers l'intérieur du corps creux 1, ce débit de cabrage étant évacué hors du corps creux via au moins une sortie secondaire 50 débouchant à l'avant de la coque, et orientée vers l'avant de sorte que le courant de liquide, dit courant de cabrage, qui s'échappe par cette sortie secondaire 50 génère une réaction hydraulique présentant une composante de cabrage du corps creux 1 autour de l'axe 13 de l'essieu 7. Dans l'exemple représenté deux sorties secondaires 50 sont prévues, orientées globalement vers l'avant et orthogonalement à l'axe 13 de l'essieu 7, symétriques l'une de l'autre par rapport à une direction médiane de l'essieu 7.
En effet, l'hélice 10 est une hélice de pompage axial à pas unidirectionnel et de préférence fixe (présentant des pales fixées rigidement sur un rotor, s'étendant radialement par rapport à ce dernier en présentant un pas dans un seul sens) générant un débit de liquide orienté globalement selon son axe de rotation (l'hélice 10 n'étant donc pas de type centrifuge) dans un sens ou dans l'autre selon le sens de rotation de l'hélice autour de son axe. L'hélice 10 est optimisée pour générer un débit optimal lorsqu'elle est entraînée en rotation autour de son axe dans le sens normal de pompage. Mais lorsqu'elle est entraînée en rotation autour de son axe en sens contraire à ce sens normal de pompage, l'hélice 10 génère un débit non nul de liquide en sens rétrograde.
À ce titre, il est à noter que l'hélice 10 de pompage est une hélice à pas unidirectionnel directement accouplée solidaire en rotation de l'extrémité supérieure arrière 23 de l'arbre moteur 9. Une hélice de pompage axial à pas unidirectionnel comprend des pales s'étendant globalement radialement et présentant un pas qui est de préférence fixe, qui pourrait être cependant variable, mais qui, en tout état de cause, ne change pas de sens, c'est-à-dire est toujours orienté dans un seul sens, de sorte que le sens du flux de liquide généré par la rotation de l'hélice dépend du sens de rotation de cette dernière. Lorsque l'hélice 10 est entraînée en rotation en sens normal de pompage (correspondant au nettoyage de la surface immergée), elle pompe le liquide depuis l'entrée 25 de liquide à la base du corps creux jusqu'à la sortie 37 principale de liquide. Lorsque l'hélice 10 est entraînée en rotation en sens rétrograde, elle pompe le liquide dans le sens du refoulement depuis la sortie 37 principale de liquide jusqu'aux sorties secondaires 50.
L'hélice 10 de pompage axial entraînée en sens rétrograde génère un débit de liquide pouvant s'échapper hors du corps creux 1 par chaque sortie secondaire 50. Dans l'exemple représenté, deux sorties secondaires 50 de liquide sont prévues, une de chaque côté du plan médian longitudinal vertical de l'appareil. Chaque sortie secondaire 50 est dotée d'un volet 51 monté librement pivotant autour d'un axe 52 transversal et rappelé en position fermée, lorsque le moteur 8 est entraîné en sens normal de rotation, par l'effet de la gravité et/ou par l'aspiration générée par le débit de liquide sortant par la sortie principale 37.
Le courant de liquide s 'échappant par au moins une telle sortie secondaire 50 est orienté de telle sorte que ce courant crée, par réaction, des efforts dont la résultante, dite effort secondaire de réaction hydraulique, génère un couple de cabrage et entraîne un cabrage de l'appareil par pivotement du corps creux autour de l'essieu 7. Ce couple de cabrage autour de l'axe 13 de l'essieu 7 moteur permet de cabrer l'appareil, c'est-à-dire de soulever la roulette 6 alors que l'appareil est en déplacement sur une même paroi de la surface immergée. Ainsi, un tel effort secondaire de réaction hydraulique exerce un couple de pivotement de l'appareil autour de l'axe 13 de l'essieu 7 moteur dans le sens de l'augmentation du cabrage l'appareil. Pour ce faire, il faut et il suffit que la direction du flux de liquide généré en sens rétrograde et sortant par une telle sortie secondaire 50 ne soit pas sécante avec l'axe 13 de l'essieu 7 moteur, et soit orientée dans le bon sens.
Et, contrairement à tous les préjugés en la matière, non seulement ce débit rétrograde n'est en réalité pas nuisible au fonctionnement général de l'appareil, mais au contraire, il est particulièrement avantageux et permet notamment :
- d'exercer, via les sorties secondaires 50, une réaction hydraulique pouvant entraîner, au moins à partir d'une certaine vitesse de rotation, un cabrage de l'appareil entraînant des modifications de trajectoire de l'appareil lors de ses déplacements en sens arrière, en giration d'un côté ou de l'autre,
- d'obtenir un décolmatage périodique des parois du filtre 33, au bénéfice d'une plus grande longévité de fonctionnement de l'appareil et d'une optimisation du volume fonctionnel du filtre 33.
Dans ce deuxième sens de rotation du moteur 8, le volet 31 en partie supérieure du conduit 28 d'entrée est automatiquement en position fermée (du fait de la gravité et/ou sous l'effet du flux en sens rétrograde), empêchant tout refoulement de débris dans le conduit 28, de sorte que les débris restent confinés à l'intérieur du filtre 33. Le flux en sens rétrograde est évacué par les sortie secondaires 50 dont les clapets 51 sont ouverts par pivotement autour de leurs axes 52 sous l'effet de la pression hydraulique du liquide en sens rétrograde.
Il est à noter en outre que le flux de liquide s'échappant des sorties secondaires 50 en sens rétrograde et dans l'assiette cabrée de l'appareil génère un effort secondaire de réaction hydraulique présentant aussi au moins une composante parallèle au plan de roulage 22 apte à entraîner le déplacement de l'appareil en sens arrière de déplacement. Les modifications de trajectoire de l'appareil lors de ses déplacements en sens arrière (par rapport à sa trajectoire en sens avant qui est dans l'exemple en ligne droite) peuvent être obtenues de toutes façons appropriées, en particulier à partir de la modification d'assiette par cabrage du corps creux 1 par rapport à l'essieu 7 autour de l'axe 13 (dans un plan orthogonal à la surface immergée et contenant la direction de déplacement) à partir d'une certaine vitesse de rotation du moteur 8 en sens rétrograde.
De préférence, l'appareil est conçu de façon à pouvoir être entraîné en giration d'un côté (par exemple vers la gauche par rapport à son sens de déplacement) pour une première vitesse du moteur 8 correspondant à une première vitesse -VI de déplacement de l'appareil en sens arrière et à une première assiette, non cabrée par exemple, de l'appareil, et en giration de l'autre côté (par exemple vers la droite par rapport à son sens de déplacement) pour une deuxième vitesse du moteur 8 correspondant à une deuxième vitesse -V2 de déplacement de l'appareil en sens arrière et à une deuxième assiette, cabrée, de l'appareil. Sur les figures, pour le sens arrière de déplacement de l'appareil, seule l'assiette cabrée de l'appareil correspondant la deuxième vitesse du moteur 8 est représentée. Si l'assiette de l'appareil n'est pas cabrée pour la première vitesse en sens arrière, l'allure générale de l'appareil est similaire à celle représentée sur la figure 2 pour le sens de déplacement vers l'avant, à l'exception des volets 31 et 51 et la circulation du liquide qui est inversée.
De la sorte, on obtient de façon extrêmement simple un appareil qui, en sens avant, se déplace en ligne droite, et en sens arrière, selon la vitesse de rotation du moteur 8, se déplace en tournant à gauche ou en tournant à droite. Dès lors, toutes les trajectoires utiles d'un appareil nettoyeur sont obtenues, ce qui facilite grandement la couverture de nettoyage et la rapidité du nettoyage de la surface immergée.
L'équilibrage général de l'appareil peut être adapté pour obtenir chaque assiette cabrée ou non cabrée souhaitée, en fonction des différentes vitesses correspondantes. Des modifications de trajectoire peuvent être obtenues en fonction de l'assiette de l'appareil, plus ou moins cabrée ou non, c'est-à-dire en fonction de l'inclinaison du corps creux 1 autour de l'axe 13 de l'essieu 7 moteur par rapport à la surface immergée, par exemple (variante non représentée ) du fait que la composante horizontale (parallèle à la surface immergée) de la résistance hydraulique d'avancement en sens arrière est déséquilibrée et entraîne une giration d'un côté de l'appareil. Pour ce faire, la coque 11 peut présenter des volets ou nervures dont l'effet hydraulique est dépendant de l'inclinaison de cabrage de l'appareil.
Selon une autre variante non représentée, ces modifications de trajectoire peuvent être obtenues par un décalage latéral d'un organe de guidage et/ou de brossage, ou encore selon un pivotement spontané d'une roulette suite au changement de sens de déplacement.
En variante ou en combinaison (non représentée), des modifications de trajectoire peuvent être obtenues par une inclinaison latérale donnée à chaque sortie secondaire 50 par rapport à la direction longitudinale orthogonale à l'essieu 7 et/ou par différentes configurations des organes 5, 6 de guidage en contact avec la surface immergée et/ou par des organes freinant décalés latéralement venant ou non en contact avec la surface immergée, selon l'assiette cabrée de l'appareil.
Dans la variante préférentielle représentée, la coque 11 présente une portion 42 de paroi s'étendant vers l'avant à partir de l'ouverture 25, sur toute sa largeur, en épousant sensiblement le contour des roues avant 5. Cette portion 42 de paroi est dotée d'un patin 43 agencé de façon à pouvoir venir au contact de la surface immergée pour freiner localement et/ou décoller le corps creux 1 si l'appareil prend une assiette cabrée prédéterminée, la roulette 6 étant décollée de ladite surface immergée.
Ce patin 43, fixe, est disposé d'un côté, par exemple à droite comme représenté, solidaire de la portion 42 avant de la coque 11 et s'étend en saillie radialement vers l'extérieur à partir de cette portion 42 de façon à venir au contact de la surface immergée lorsque l'appareil est en une assiette cabrée, pour une vitesse -V2 de déplacement en sens arrière correspondant à la deuxième vitesse, rapide, de rotation du moteur 8. Dans cette assiette cabrée, l'appareil est entraîné en giration d'un côté (vers la gauche par rapport au sens de déplacement dans l'exemple représenté) en sens arrière du fait du frottement du patin 43 sur la surface immergée et/ou du décollement de la roue 5 avant droite. Le patin 43 est agencé à l'avant de l'essieu 7, et vient, dans l'assiette cabrée, au contact de la surface immergée à l'arrière de l'essieu moteur par rapport au sens de déplacement (sens arrière).
Le patin 43 est agencé de façon à venir au contact de la surface immergée uniquement dans ladite assiette cabrée. En particulier, dans l'assiette normale non cabrée, le patin 43 n'est pas au contact de la surface immergée, est distant de cette dernière, et est donc inactif, toutes les roues 5, 6 étant au contact de la surface immergée.
L'unité de commande est extrêmement simple dans sa conception et sa réalisation. Elle est adaptée pour que l'appareil soit principalement entraîné en sens avant en ligne droite. Le moteur 8 est interrompu de temps en temps et commandé en sens arrière à la première vitesse lente (correspondant à la vitesse de déplacement - VI) de temps en temps et à la deuxième vitesse rapide (correspondant à la vitesse de déplacement -V2) de temps en temps. Les différentes durées de commande du moteur 8 : Tl en sens avant à vitesse rapide +V, T2 en sens arrière à vitesse lente -VI, T3 en sens arrière à vitesse normale rapide -V2, et T4 des interruptions du moteur 8, sont définies aléatoirement (par un générateur de hasard, c'est-à-dire un générateur de variable pseudo aléatoire) et/ou de façon prédéterminée. De préférence, ces durées peuvent être définies de façon à limiter l'emmêlement du câble 3, c'est-à-dire en assurant que les cumuls des durées de giration à gauche soient similaires aux cumuls des durées de giration à droite.
Par exemple, Tl est comprise entre 10s et 1 min, par exemple de l'ordre de 20s ; T2 et T3 sont toutes deux inférieures à Tl, par exemple comprises entre 3s et 15s, notamment varient entre 5s et 8s ; et T4 est inférieure à chacune des durées Tl, T2, et T3, est comprise entre 0,5s et 5s, notamment est de l'ordre de 2s. La valeur V correspond à la vitesse maximale du moteur 8 (aucune modulation de largeur d'impulsions de la tension délivrée par l'unité de commande), VI correspond à 50 % de la vitesse maximale du moteur (V1=0,5V), et V2 correspond à 80 % de la vitesse maximale du moteur (V2=0,8V). D'autres valeurs sont bien sûr possibles.
Il est à noter que le contrôle de chaque assiette cabrée de l'appareil ne nécessite pas une logique de fonctionnement particulièrement complexe dans la mesure où il peut être obtenu par simple équilibrage de l'appareil en fabrication. En outre, la présence du patin 43 facilite ce contrôle, ce patin 43 faisant office de butée limitant le pivotement dans l'assiette cabrée. De surcroît, ce contrôle peut rester relativement imprécis dans la mesure où les durées de mise en assiette cabrée de l'appareil sont faibles, cette configuration de déplacement ne correspondant pas à la configuration normale de nettoyage.
L'appareil selon l'invention est extrêmement simple de conception et de fabrication, et donc très économique, mais néanmoins très performant. En effet, avec un seul moteur 8 électrique et une unité de commande réduite à sa plus simple expression, toutes les fonctionnalités les plus complexes d'un appareil électrique sont obtenues. L'appareil selon l'invention est en outre particulièrement léger, facile à manipuler, ergonomique et particulièrement esthétique. Il consomme très peu d'énergie et est respectueux de l'environnement. Il présente une grande longévité et une excellente fiabilité compte tenu notamment du faible nombre de pièces qu'il incorpore.
L'invention peut faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation par rapport au mode de réalisation préférentiel représenté sur les figures et décrit ci-dessus. En particulier, l'invention s'applique aussi bien à un appareil doté d'organes de guidage et d'entraînement moteurs ou non moteurs autres que des roues (chenilles, brosses...). Également, l'appareil peut présenter plusieurs entrées de liquide, plusieurs sorties principales de liquide, voire plusieurs hélices de pompage entraînées par le même moteur. C'est cependant un avantage d'un appareil selon l'invention que de pouvoir présenter une seule entrée 25 de liquide, une seule sortie principale 37 de liquide, un seul circuit hydraulique et une seule hélice 10 de pompage axial directement accouplée à l'arbre 9 moteur du moteur électrique 8. Le moteur 8 peut être entraîné selon une pluralité discrète de vitesses pouvant comprendre uniquement une seule vitesse en sens avant et en sens arrière, ou une première vitesse rapide en sens avant et une vitesse plus lente en sens arrière, ou plus de vitesses différentes que dans l'exemple décrit ci-dessus. L'effort secondaire de réaction hydraulique peut être adapté pour, en fonction de la vitesse de rotation du moteur, générer des assiettes cabrées différentes, obtenues par simple équilibrage général du corps creux et/ou par un ou plusieurs patin(s) (tel(s) que le patin 43) de blocage en chaque assiette cabrée. Le patin 43 peut être remplacé ou complété par un autre patin décalé latéralement du côté opposé et/ou par un autre patin globalement centré sur une direction médiane de l'essieu (non décalé latéralement) entraînant, dans une assiette cabrée prédéterminée de l'appareil, un décollement des deux roues 5, et une giration aléatoire de l'appareil due aux déséquilibres inévitables de ce dernier (par exemple du fait de la traction nécessairement désaxée du câble d'alimentation). Le(les) patin(s) peut(peuvent) être remplacé(s) et en tout ou partie par une(des) roulette(s), libre(s) en rotation ou au moins partiellement freinée(s) lorsqu'elle(s) est(sont) au contact de la surface immergée.
L'appareil selon l'invention est avantageusement exempt d'actionneur et de circuit logique et/ou électronique embarqués. En variante, rien n'empêche de prévoir que l'appareil puisse comporter si nécessaire des composants électroniques et/ou actionneurs embarqués. Par exemple, l'unité de commande pourrait être embarquée, y compris par exemple avec une batterie d'accumulateurs embarqués faisant office de source d'énergie électrique, l'appareil étant totalement autonome. En outre, si le mode de réalisation de l'appareil selon l'invention mentionnée ci-dessus et représenté sur les figures dans lequel il est entraîné de façon entièrement hydraulique est particulièrement avantageux et préférentiel, rien n'empêche de prévoir également que le moteur 8 puisse être utilisé au moins pour partie pour entraîner une ou plusieurs roues motrices et/ou un ou plusieurs autres moteur(s) spécifique(s)s d'entraînement d'une ou plusieurs roues motrices ou autres organes d'entraînement.

Claims

REVENDICATIONS 1/ - Appareil nettoyeur de surface immergée dans un liquide comprenant :
- un corps creux (1),
- des organes (5, 6) de guidage dudit corps creux sur la surface immergée, comprenant au moins un essieu (7) doté d'au moins un organe (5) roulant,
- une chambre
(2) de filtration ménagée dans ledit corps creux et présentant :
- au moins une entrée de liquide dans le corps creux,
- au moins une sortie de liquide hors du corps creux,
- un dispositif (8, 10) de pompage créant un flux de liquide en sens normal de nettoyage, entre au moins une entrée (25) de liquide à la base du corps creux et au moins une sortie de liquide, dite sortie (37) principale, à travers un dispositif (33) de filtrage,
- le dispositif (8, 10) de pompage étant agencé pour pouvoir produire un débit de liquide s'échappant par au moins une sortie de liquide, dite sortie secondaire (50), adaptée pour orienter un courant de liquide qui s'échappe par cette sortie secondaire (50) en créant par réaction, des efforts générant un couple de pivotement du corps creux autour de l'essieu (7),
caractérisé en ce que le dispositif (8, 10) de pompage est agencé pour pouvoir produire un débit de liquide, dit débit de cabrage, s'écoulant en sens rétrograde à partir de chaque sortie (37) principale s'échappant par au moins une sortie secondaire (50) adaptée pour orienter le courant de liquide, dit courant de cabrage, qui s'échappe par cette sortie secondaire (50) de telle sorte que ce courant de cabrage crée par réaction, des efforts dont la résultante, dite effort secondaire de réaction hydraulique, génère un couple de cabrage et entraîne un cabrage de l'appareil par pivotement du corps creux autour de l'essieu (7).
21 - Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (8, 10) de pompage comprend : - au moins une hélice (10) de pompage axial à pas unidirectionnel créant un flux de liquide orienté globalement selon son axe de rotation, et insérée dans ledit circuit hydraulique,
- au moins un moteur (8) électrique réversible de pompage porté par ledit corps creux (1) et comprenant un arbre moteur (9) relié mécaniquement à chaque hélice (10) de pompage pour l'entraîner en rotation,
- et en ce qu'au moins une hélice (10) de pompage est agencée pour pouvoir générer :
- dans un premier sens de rotation, un débit de liquide en sens normal de nettoyage,
- dans un deuxième sens de rotation, un débit de liquide er sens rétrograde à partir de chaque sortie (37) principale s 'échappant par au moins une sortie secondaire (50) de façon à créer un effort secondaire de réaction hydraulique générant un couple de cabrage de l'appareil autour de l'essieu (7).
3/ - Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins une sortie principale (37) est adaptée pour orienter le courant de liquide qui s'échappe par cette sortie principale (37) dans ledit premier sens de rotation de sorte que ce courant crée par réaction, des efforts dont la résultante, dite effort principal de réaction hydraulique, présente une composante non nulle d'entraînement de l'appareil, dite composante horizontale en sens avant, parallèle au plan de roulage et orientée en un sens, dit sens avant, de déplacement de l'appareil sur la surface immergée dans lequel il réalise le nettoyage de la surface immergée.
4/ - Appareil selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'au moins une sortie secondaire (50) est adaptée pour orienter le courant de liquide qui s'échappe par cette sortie secondaire (50) dans ledit deuxième sens de rotation de sorte que l'effort secondaire de réaction hydraulique présente aussi une composante d'entraînement de l'appareil non nulle, dite composante horizontale en sens arrière, parallèle au plan de roulage et orientée en un sens, dit sens arrière, de déplacement de l'appareil sur la surface immergée opposé à un sens, dit sens avant, de déplacement de l'appareil sur la surface immergée dans lequel il réalise le nettoyage de la surface immergée.
5/ - Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend une unité de commande électrique adaptée pour commander chaque moteur (8) principalement en sens avant, et pour commander chaque moteur (8) de temps à autre en sens arrière.
6/ - Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite unité de commande électrique est adaptée pour commander chaque moteur (8) au moins dans un sens de déplacement de l'appareil sur la surface immergée selon une vitesse choisie parmi au moins deux vitesses distinctes correspondant à deux assiettes distinctes de l'appareil, dont une assiette cabrée par pivotement du corps creux autour de l'essieu (7).
11 - Appareil selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un patin (43) agencé de façon à venir au contact de la surface immergée dans au moins une assiette cabrée de l'appareil de façon à entraîner une giration de l'appareil d'un côté.
8/ - Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un patin (43) décalé latéralement par rapport à l'essieu de cabrage (7) et agencé de façon à venir au contact de la surface immergée dans une assiette cabrée de façon à entraîner une giration de l'appareil d'un côté.
91 - Appareil selon la revendication 5 et l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que :
- les organes (5, 6) de guidage comportent au moins un organe (6) non moteur de guidage du corps creux par rapport à la surface immergée, chaque organe (6) non moteur de guidage étant décalé selon la direction de déplacement par rapport à l'essieu de cabrage (7),
- l'essieu de cabrage (7) est un essieu avant, chaque organe (6) non moteur de guidage étant disposé vers l'arrière par rapport à l'essieu de cabrage (7) avant, et en ce que ladite unité de commande électrique est adaptée pour pouvoir commander chaque moteur (8) :
- dans un premier sens de rotation correspondant au sens avant de déplacement de l'appareil sur la surface immergée et, quelle que soit sa vitesse, en assiette normale de déplacement non cabrée dans laquelle tous les organes (5, 6) de guidage sont en contact avec la surface immergée,
- dans un deuxième sens de rotation correspondant à un sens de déplacement, dit sens arrière, opposé au sens avant de déplacement de l'appareil sur la surface immergée et, selon sa vitesse, en une assiette de déplacement choisie parmi une première assiette de déplacement et une deuxième assiette de déplacement cabrée dans laquelle au moins un organe (6) non moteur de guidage situé devant l'essieu de cabrage
(7) par rapport audit sens arrière de déplacement de l'appareil est décollé de la surface immergée.
10/ - Appareil selon la revendication 9, caractérisé en ce que ladite unité de commande électrique est adaptée pour commander chaque moteur
(8) dans le premier sens à une vitesse prédéterminée, et dans le deuxième sens à une vitesse choisie parmi une première vitesse lente dans laquelle l'appareil est en première assiette de déplacement et une deuxième vitesse rapide dans laquelle l'appareil est en deuxième assiette de déplacement cabrée.
11/ - Appareil selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite unité de commande électrique est adaptée pour commander au moins une durée prédéterminée de fonctionnement de chaque moteur (8) dans un sens et à une vitesse.
12/ - Appareil selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce que ladite unité de commande électrique est adaptée pour commander de façon aléatoire au moins une durée de fonctionnement de chaque moteur (8) dans un sens et à une vitesse.
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